张力是冷轧过程中一个非常重要的工艺参数,它的影响力贯穿整个轧制生产线,不恰当的张力或不稳定的张力不仅会影响带材的厚度和板形等质量指标,还会降低钢卷的成品率,因此,张力控制系统成为高精度冷轧控制系统中一个非常关键的环节。单机架可逆轧机的张力控制系统的执行机构是卷取机和开卷机,本文以卷取机为研究对象,对可逆轧机的张力控制系统进行了深入的研究。首先,本文分析了张力的产生机理和张力控制系统中被广泛使用的控制方法、卷取张力控制系统的控制原理,介绍了某不锈钢厂张力控制系统的动态补偿转矩和实时卷径的计算方法以及测量张力的方法。其次,介绍某不锈钢厂的卷取机控制系统结构,分析了该系统结构下卷取机的工作模式。根据张力模式下的卷取机控制系统结构建立了卷取张力控制系统的数学模型,设计了变增益PID控制器,并通过仿真验证了其性能。再次,考虑到张力控制系统的模型参数变化后,变增益PID控制器的控制效果会逐渐变差,本文设计了基于动态矩阵预测控制的张力控制器,并且利用MATLAB分别对基于变增益PID控制算法和动态矩阵预测控制算法的卷取张力控制系统进行仿真,仿真结果表明动态矩阵预测控制算法使系统的超调量更小、抗干扰性能更好以及鲁棒性更强。最后,针对动态矩阵预测控制算法中的误差加权矩阵、控制加权矩阵和误差校正矢量难整定的问题,利用遗传算法在不同的卷取机卷径下寻找最优参数,并且利用三次样条插值函数与卷取机卷径值进行拟合,用MATLAB分别对参数优化拟合前后的卷取张力控制系统进行仿真,结果表明经过遗传算法优化后的动态矩阵预测控制器使卷取张力控制系统的动态性能得到进一步的改善。